Os Spongieux ---Lu, Rose C.S, Telerman, Zhang

L'Os Spongieux

Lu, Rose C.S., Telerman, Zhang

A Processus :

nom du processus : os spongieux

nature : processus naturel 

Paramètres : on a modifié la quantité de produit utilisé pour réaliser les expériences (la levure et l'acétone)

niveau de contrôle sur la forme : forme totalement aléatoire

échelle : macroscopique

B Espaces générés :

diversité des espaces créés : grande
qualités spatiales : diverse, transformable, poreux, lumière, espace variable et traversant.

Référence:

Univers sémantique : Le processus offre un nouveau moyen de construire et une nouvelle façon de réfléchir à l'espace. 

 C Transposition dans un projet architectural :

facilité d'insertion dans un site : la forme peux s'adapter dans un site facilement.

types de programmes possibles : un terrain de jeux (présenté en dessin)

constructibilité : facile

Les os structurent le corps humain. Ils sont constitués d’une phase minérale, d’une phase collagénique et d’une partie de vide. L’équilibre entre ces trois composants leur confère à  la fois rigidité et souplesse; et la disproportion de l’un d’entre eux peut entrainer des maladies. Par exemple  l'ostéogenèse imparfaite, qui caractérise des os cassants, est le résultat d’une présence minérale trop importante ; l’os perd alors de sa souplesse.

La matière de l’os est plus ou moins dense. Son enveloppe, le cortex (ou os cortical) est une « coque d'os compact particulièrement dense ». Il représente 80% du poids du tissu osseux. L'os spongieux en représente 20%.  Ce dernier se caractérise par son aspect poreux, à l’image d’une éponge. Ses petites cavités constituent un réseau de travées osseuses.

L’os subit un remaniement constant ; il est creusé par les  ostéoclastes puis re-fabriqué par les ostéoblastes. Avec le temps, les ostéoclastes deviennent plus actifs que les ostéoblastes ; l’os est alors plus creusé que reconstruit et la taille des cavités devient plus importante.

L’os spongieux est intéressant pour ses qualités à la fois visuelles et structurelles. 

Il permet  d’imaginer une architecture dont l’enveloppe serait indissociable de la structure. Les cavités plus ou moins grandes envahissent les parois ; aussi bien les murs que les plafonds formant un paysage creusé. 

Illustrations du projet

Représentations graphiques d’un projet illustrant un terrain de jeu pour enfants. Les cavités sont plus ou moins grandes et constituent à la fois les murs et les espaces traversant pour courir.

1ère Expérience 

Travail sur la forme de la Génoise en fonction de la dose de levure chimique rajoutée

Ingrédient: 2 oeufs, 50 g de farine, 50 g de sucre, 18 g de levure, 10 g de lait.

Etape 1 : Mélanger deux jaunes d'oeufs (40 g) avec 50 g de sucre, 50 g de farines et 10 g de lait.

Etape 2 : Monter deux blancs d'oeuf (70 g)en neige .

Etape 3 : Mélanger les deux pour obtenir une pâte homogène de 220 g.

Etape 4 : Diviser la pâte en 5 portions. Mélanger chaque portions avec de la levure chimique.                               respectivement 0 g, 1 g, 2 g , 5 g, 10 g.

Etape 5 : Enfourner à 180°C (four préchauffé) pour 20 minutes.

Test numéro 1 avec 0 g de levure
chimique

On peut voir sur les photos la taille des cavités changer suivant le grammage de levure. A 10 grammes, les bulles étant trop grosses, la pâte n’a pas tenu lors de la cuisson.

Un parallèle peut ici être fait avec l’os spongieux, dont la densité varie avec l’âge. Une certaine densité est néanmoins nécessaire au 

maintien de l’os.

Test numéro 2 avec 1g de levure
chimique

Test numéro 3 avec 2 g de levure chimique

Test numéro 4 avec 5 g de levure
chimique

Test numéro 5 avec 10 g de levure chimique

A l’origine, la levure désigne des champignons unicellulaires microscopiques - le Saccharomyces cerevisae étant le plus célèbre - capables  de provoquer la fermentation de matières animales ou végétales. En effet, ses cellules permettent la transformation des sucres présents dans la farine en alcool et en dioxyde de carbone.

La levure chimique que nous avons utilisée pour réaliser les expériences ci-dessous permet d’obtenir un résultat similaire, mais ne fonctionne pas de la même manière ; il ne s’agit pas d’un produit vivant. Le dégagement de  dioxyde de carbone se produit à la rencontre de l’Hydrogénotartrate de potassium et du bicarbonate de soude qui sont les composants principaux de la levure chimique. Il s’agit d’une réaction acide-base ; l’Hydrogénotartrate de potassium est un acide et  le bicarbonate de soude, une base.

L’eau permet aux deux composés de se mêler entre eux. Il se produit alors une réaction qui se caractérise notamment par le dégagement de dioxyde de carbone. Les bulles de CO2 qui se retrouvent piégées dans la pâte vont la faire gonfler en essayant de s’échapper, produisant des cavités semblables à celles visibles dans l’os spongieux.

La Levure chimique est composée de :

- 25% de bicarbonate de soude  (NaHCO3)  

- 60% Hydrogénotartrate de potassium   (COOH - CHOH - CHOH – COOK)

- 15% d’amidon de maïs - il est utilisé ici afin de conserver la levure chimique dans le temps.

COOH - CHOH - CHOH - COOK  +  NaHCO3  ----  COONa - CHOH - CHOH - COOK  +  CO2 + H2O

La levure du boulanger et la levure chimique permettent d’obtenir un résultat similaire, bien que l’une soit un produit vivant (champignon) et l’autre un produit chimique. Néanmoins, le dégagement de gaz carbonique se fait principalement avant la cuisson, lorsque l’on utilise la levure du boulanger, et se produit durant la cuisson sous l’action de la chaleur avec la levure chimique. 

2ème Expérience

Reprise de la structure osseuse avec du caramel dur.

Ingrédients: 250 g de sucre, 10 cl d'eau .

Etape 1 : Mélanger du sucre et de l'eau.

Etape 2 : Faire chauffer le mélange à feu doux tout en continuant de le remuer avec la spatule jusqu'a obtenir une couleur caramélisée.

Etape 3 : Verser le caramel pour créer la forme choisie.

3ème Expérience

Création de la structure de l'os spongieux par la fonte de la mousse blanche en contact a de l'acétone

Matériaux utilisés: bloc de mousse, acétone.

On verse de l'acétone goutte par goutte sur un cube en mousse verte. On laisse passer un moment avant de mettre une autre goutte le temps que la précédente ce soit totalement dissoute. 

Résultat: la première goutte affecte moins la mousse et met plus de temps a agir mais une fois la surface percée, l'acétone pénètre mieux la mousse et va la ronger. On observe la création de sortes d'alvéoles résultant de la mousse rongée rappelant la structure de l'os spongieux.

4ème Experience

    Afin de  réaliser la maquette, un moule a été confectionné à l’aide de carton. Des tuyaux de plastique ont été placés de manière aléatoire à l’intérieur. Du plâtre a ensuite été coulé dans le moule. Une fois sec, ce dernier est retiré ainsi que les tuyaux. Nous obtenons une structure percée de tunnels - sortes de cavités dans la matière qui évoquent celles de l’os spongieux.

                                                        échelle : 1/200 

                                                                           Projet 

A partir de la structure de l’os spongieux, constituée des galeries évidées, nous avons imaginé un espace d’exposition situé dans la Cour Visconti au Louvre. Ce bâtiment accueillerait le département des arts islamiques. La découverte des objets est accentuée par celle des espaces d’une grande variété et la lumière souvent inattendue qui rappelle l’architecture islamique. En outre, il est possible d’imaginer des pièces adaptées à la nature des objets présentés. Ces derniers ne sont alors plus accrochés aux cimaises ou disposés sur un socle rectangulaire, mais se trouvent dans un espace qui a été pensé pour les recevoir.  L’objet, le mur et la lumière forment un tout cohérent.

  

Plan masse

Coupe 1

Coupe

Conclusion 

    L’os spongieux correspond à de la matière évidée, c’est-à-dire une matière plus ou moins dense traversée d’espaces vides.

    Ces vides permettent d’alléger la structure et de stocker des matières de natures différentes comme de la moelle osseuse. Ils deviennent espaces de circulation. Ces propriétés nous intéressent en tant qu’elles permettent d’imaginer une architecture aux formes inattendues, pourvue de qualités structurelles et spatiales. 

    Nos expériences s’articulent en trois directions. La première, une maquette en plâtre, est une reconstitution schématique, réalisée à l’aide d’un matériau malléable, d’un espace reprenant l’idée de structure traversée d’espaces vides qui s’entrecroisent. 

    Nous avons ensuite tenté de reproduire le processus de manière naturelle, c’est-à-dire sans véritable contrôle sur la forme finale ; par déformation de la matière d’une part, et par gonflement d’autre part. 

Le versement d’acétone sur de la mousse génère une déformation de la matière qui cherche à évacuer ce solvant, ce qui produit des galeries d’espaces vidés à l’intérieur du bloc. Nous pouvons contrôler la quantité d’acétone placée sur la mousse et donc, la proportion d’espace détruit. Cependant il est impossible de prévoir avec précision la forme engendrée par le processus. Celle-ci comporte une part de hasard.

     Nous obtenons des formes similaires avec la confection de gâteaux. Il ne s’agit plus de percer une matière pleine mais de donner du volume à une pâte, et cela par l’utilisation de la levure chimique sous l’action de la chaleur. Des cavités apparaissent alors au cours de la cuisson du gâteau, correspondant aux bulles d’air qui cherchent à s’échapper au cours de la cuisson. Leur taille dépend de l’utilisation  plus ou moins importante de levure. Notre domaine de contrôle sur le processus se limite ici, comme précédemment avec la mousse, à la quantité de matière chimique utilisée. A noter toutefois qu’au-delà d’un certain pourcentage de levure, la pâte ne résiste plus, les bulles étant de taille trop importante. La forme des cavités est aléatoire. 

     Ces différentes expériences nous ont permis de nous rendre compte que l’on retrouve la forme structurelle de l’os spongieux au cours de différents processus de transformation des matières dans la nature. En effet, l’os subit en permanence un processus de destruction et de reconstruction affectant sa forme. De plus, la densité de l’os spongieux varie avec le temps, et diminue, laissant place à un espace vide plus important, à l’image d’une pâte sous l’action de la levure.